Elbilarnas CO2-balans

Elbilarnas CO2-balans

Elektromobilitetens triumf kan inte längre stoppas. Under de senaste veckorna och månaderna har flera stora biltillverkare preciserat sin kursändring. Framförallt den kraftfulla VW-koncernen, som vill ha konverterat hälften av hela sitt modellutbud till elbilar till 2030 och som siktar på en helt balanserad CO2-balans över hela koncernen till 2050. Rivalen Renault är ännu mer ambitiös: fransmännen vill erbjuda nio av tio nya bilar med rent elektriska drivningar i slutet av decenniet. Omvandlingsambitionen drivs av politiken: EU-kommissionen har precis presenterat det efterlängtade klimatpaketet "Fit for 55". Deras förslag är tänkta att vara en färdplan för målet att spara minst 55 procent av växthusgaserna till 2030 jämfört med 1990. En del av det fokuserar på fordonsindustrin: nya bilar ska inte längre släppa ut CO2-utsläpp från 2035. Men hur miljövänliga är elbilar och därmed hela e-mobilitet egentligen?

Koldioxidavtryck: Det handlar om mer än bara drift

Är elfordon faktiskt mer miljövänliga än moderna förbränningsmotorer, vare sig de är bensin eller diesel? Experter argumenterar också om detta. I slutändan måste inte bara de (obefintliga) utsläppen under körningen beaktas, utan även de föroreningar som produceras under bilens hela livslängd. "Elbilar kör lokalt utsläppsfritt. Det betyder inte att de också kör CO2-fritt, eftersom produktionen av el måste beaktas", förklarar prof. Martin Doppelbauer från Karlsruhe Institute of Technology (KIT), där han innehar en professur för elhybridfordon, i en gästartikel i tidningen "Auto Motor Sport". 

Frågan om miljövänlighet, elbilarnas faktiska koldioxidavtryck, kan bara besvaras med hjälp av en omfattande miljöbalans. Fordonens hela livscykel tas med i beräkningen: från tillverkningen av alla komponenter inklusive batteriet, till driften av fordonet och den energi som krävs för det, samt underhållsarbetet och ända fram till bortskaffandet av bilen. Det tyska förbundsministeriet för miljö, naturskydd och kärnsäkerhet (BMU) har gjort en sådan helhetsbedömning. Resultatet är studien "Hur miljövänliga är elbilar?" 

Varför så många studier är missvisande

Det förklarar också varför det finns så många olika, ibland missvisande eller motsägelsefulla rapporter om elbilars miljövänlighet: Enligt BMU är de vanligaste orsakerna till detta jämförelsen av olika fordonsegenskaper (t.ex. klasser, motorer och batteristorlekar), övervägandet av olika balansräkningssektioner (t. Dessutom används ibland föråldrade data, särskilt för batterier. På tal om batterier: Antagandena om livslängden för ett batteri för elbilar är ofta väldigt olika i olika studier. Kort sagt, äpplen jämförs ofta med apelsiner och ibland används felaktig eller åtminstone inaktuell data.

CO2 elbil: Elmixen är avgörande

Elmixen avgör i första hand om ett elfordon presterar bättre när det gäller sitt koldioxidavtryck än en förbränningsmotor. Medan ett sådant fordon körs utan utsläpp, släpper kraftverk säkerligen ut växthusgaser när de tillhandahåller laddström, åtminstone om fossila bränslen används. 

I länder som Tyskland och Österrike används allt mer förnybar energi för att generera el. 2019 var deras andel i Tyskland till exempel redan runt 41 procent, och i Österrike samma år var den så hög som 75,1 procent, enligt Statistiska Österrikes energibalans. Det kan jämföras med ett EU-genomsnitt på 34,1 procent. Trenden fortsätter i alla fall att stiga; i Tyskland kommer snart mer än hälften av elen för första gången från förnybara källor. Men med nuvarande tyska elmix är elbilar betydligt mer klimatvänliga än förbränningsfordon.  

Detta bekräftas av prof. Doppelbauer från KIT: Som han förklarar, släppte en ny bil (alla drivtyper) i EU i genomsnitt ut cirka 140 gram CO2 per kilometer 2020. Det ökande antalet PHEV-bilar och elfordon skulle redan ha minskat detta värde avsevärt jämfört med 2019. Elbilar som kör uppenbarligen använder el. Enligt experten skulle ett typiskt värde inklusive laddningsförluster vara 22 kWh/100 km. Federal Environment Agency (UBA) vet hur mycket CO2 som har släppts ut hittills vid produktion av en kWh. Detta anger ett värde på 366g CO2/kWh för 2020 på sin hemsida. 

Doppelbauer räknar nu ut: "CO2-utsläppen som uppstår vid elbilskörning ligger då en bit från en regel om tre: 22kWh/100 km x 366 g (CO2)/kWh = 8 052 g (CO2)/100 km. Det motsvarar 80,5 g/km. Besparingar finns det i snittet som en ny blandning (och det är redan en blandning av den här blandningen). E-bilar och laddhybrider ingår): drygt 42 procent.” 

Batterier har en negativ inverkan på den ekologiska balansen

Men hur är det med den energikrävande produktionen av batterier och hur påverkar detta den övergripande balansen? Det här är, så mycket i förväg, den riktiga humördödaren när det kommer till e-mobilitet! På grund av den komplexa och energikrävande produktionen av batterierna står hela tillverkningen, underhållet och kasseringen av fordonen för mer i klimatbalansen än hela körningen. Och dessutom betydligt fler än jämförbara fordon med förbränningsmotorer (se bild).

Ändå är balansen enligt BMU-studien för elbilar totalt sett fortfarande positiv eftersom driften är så mycket mer miljövänlig. "Växthusgasutsläppen från dagens kompaktklassiga elfordon är lägre under hela dess livslängd än jämförbara fordon med förbränningsmotorer. Jämfört med en bensinmotor producerar den cirka 30 procent färre växthusgaser. Jämfört med en jämförbar dieselmotor är det cirka 23 procent mindre", säger BMU-studien, som beräknat på dessa värden och baserade på energi från energiinstitutet. miljöforskning).

Jürgen Stockmars dom är betydligt mer kritisk. Den erfarne fordonsutvecklingsexperten har arbetat inom management på bland annat Magna, Steyr Daimler Puch, Opel och Audi under sin karriär. Idag ger han råd till företag inom fordonssektorn och undervisade vid TU Wien. Självklart använder Stockmar en Audi e-tron och därför en lyxsuv i sina beräkningar. Enligt Stockmar skulle tillverkningen av ett litiumjonbatteri producera 165 kg CO2 per kWh batterikapacitet, enligt Johanneum Research. Tillverkningen av ett 95 kWh batteri i Audi e-tron krävde 15 675 kg CO2. Ett fordon med förbränningsmotor med de lagligt tillåtna CO2-utsläppen på 95 g per kilometer skulle alltså köra 165 000 kilometer. Och även då skulle elfordonet inte vara värt det eftersom det fortfarande använder elektricitet under drift.  

Uppdelat på en antagen körsträcka på 150 000 kommer e-tronen i Stockmars räkneexempel på 104,5 g CO2 per kilometer enbart genom batteritillverkning. Med en fordonsförbrukning på 15 kWh per 100 kilometer tillför den nuvarande tyska elmixen ytterligare 50 g CO2 per kilometer, enligt Stockmar. Sommartid ger detta ett totalt utsläpp (för batteriproduktion och löpande drift) på cirka 150 g CO2/km. "De här CO2-utsläppen ligger långt över den lagliga utsläppsgränsen på 95 g CO2/km", sa Stockmar vid ett onlineevenemang som anordnades av MPKA (Motor Presse Klub Austria) i början av 2022. Tillägg: "Detta fordon uppfyller inte dagens registreringsbestämmelser!" Det är obegripligt varför de utsläpp som orsakas av batteriproduktion helt enkelt ignoreras av lagstiftare i EU. För att inte tala om energin som krävs för att återvinna batterierna, som han också lämnade utanför sina beräkningar. Faktum är att livscykelbedömningen över hela livscykeln för ett fordon måste beaktas. 

Förnybar energi ökar

Naturligtvis spelar en sak i händerna på e-mobilitet: som nämnts kommer andelen förnybar energi i den tyska elmixen att fortsätta att öka – till minst 65 procent år 2030 i enlighet med den federala regeringens mål. Dessutom kan förbättringar av batteriproduktionen förväntas, både vad gäller materialeffektivitet och energianvändning. "Om förnybar el används för produktionen, minskar batteriets koldioxidryggsäck med ungefär hälften", säger BMU-tidningen. Även om de underliggande beräkningarna tog hänsyn till att även bensin- och dieselmotorer blir mer ekonomiska, är en jämförbar utveckling med elbilarna osannolik.

Utöver en ökande andel förnybar energi baserades studien på följande antaganden: Produktionen i Europa antas för fordonstillverkning, medan batteriproduktionen beaktas för den aktuella situationen enligt den nuvarande mixen av tillverkande länder. Utsikterna för 2030 antog då europeisk batteriproduktion. Detta verkar rimligt, eftersom det för närvarande sker en massiv ökning av... Utbyggnad av batteriproduktion i Europa är investerat. Enbart VW har ambitiösa planer här.

Tillsatsen av biobränslen till diesel och bensin i enlighet med nationella mål och europeiska bestämmelser ingick också i beräkningarna. För el- och bränsleförbrukning används realistiska data från typiska exempelfordon från ADAC EcoTest, vilket är betydligt högre än den officiella tillverkarens information. Flottans genomsnitt togs inte med i beräkningen. Och för att möjliggöra, som det heter, ”en rättvis jämförelse mellan olika typer av användning” beräknades de totala utsläppen utifrån en genomsnittlig livslängd på 150 000 kilometer.

Elbil: 40 procent mindre CO2-förbrukning 

Under alla dessa antaganden kommer fördelen med en elbil år 2030 jämfört med en bensinmotor i BMU-modellberäkningen att öka till 42 procent och över en diesel till 37 procent. Och detta trots den energikrävande produktionen. 

På tal om energikrävande: Mycket omdiskuterade alternativ, särskilt de e-bränslen som drivs av industrin, har en nackdel: "Tillverkningen av dessa bränslen kräver mer energi än vad som senare är tillgängligt som bränsle", är slutsatsen från BMU-experterna. Samtidigt är dess användning i fordon med förbränningsmotorer mycket mindre effektiv jämfört med elmotorer. KIT Professor Doppelbauer håller med: "Om du ärligt räknar ut den nuvarande bränsleförbrukningen på 7,3 liter per 100 km, så kräver syntetiska bränslen över 10 gånger mer elektrisk energi än elbilar."  

Råvarukostnaderna är högre för elbilar

En ytterligare analys från BMU bekräftar en misstanke som härrör från den jämförelsevis höga utsläppsnivån i fordonstillverkningen: i termer av ackumulerade råvaruutgifter presterar elfordon idag ännu sämre än fordon med förbränningsmotorer. "Det krävs helt enkelt mer råmaterial för att tillverka fordonskomponenter. Ett antal tillverkningsintensiva material används, framför allt för batteritillverkning." Detta påverkar i sin tur också den ekologiska balansen. 

Även här är batteriproduktion den största spoilsporten: litiumjonteknik kräver till exempel relevanta mängder kobolt, vilket också kritiseras för sina socialt och etiskt problematiska finansieringsvillkor samt sin höga miljöpåverkan. Här finns ett ökat fokus Leverantörskedjor och företags due diligence-skyldigheter en lovande strategi för att bekämpa klagomål, enligt BMU, som också främjar utvecklingen av återvinningsprocesser för nya komponenter. Och det uttrycker följande förhoppning: "Vidareutvecklingen av produktion, materialeffektivitet och lagringsteknik kommer med största sannolikhet att förbättra balansräkningen avsevärt." 

Icke desto mindre kan de två huvudpåståendena i den tyska studien sammanfattas på följande sätt: När det gäller den totala råvaruförbrukningen har fordon med förbränningsmotor för närvarande fortfarande en fördel. Men vad gäller det totala energibehovet och därmed CO2-utsläppen över hela livscykeln – och det är vad den här artikeln handlar om – ligger elfordon redan klart före på grund av sin höga effektivitet. 

Många andra studier ger nu också elbilar ett bättre betyg jämfört med förbränningsfordon, vilket främst beror på motorns höga verkningsgrad. En balansräkning från ADAC visar att batteribilarnas CO2-nackdel kompenseras vid körning mellan 50 000 och 100 000 kilometer. 

Finns det ens tillräckligt med (grön) el? 

Men kommer det faktiskt att finnas tillräckligt med el och framför allt tillräckligt med grön el om EU:s och de stora europeiska biltillverkarnas ambitiösa elektrifieringsplaner genomförs? "Om nästan alla bilar i Tyskland var elektriska skulle vi behöva mellan 20 och 25 procent mer el", säger Doppelbauer. Naturligtvis är vi fortfarande minst 10 år ifrån ett utbrett slut på försäljningen av förbränningsbilar. Och sedan tar det vanligtvis ytterligare 15 år tills bilparken i stort sett har förändrats. "Vi är optimistiska att vi inte fullt ut kommer att kunna generera tillskottet av elproduktionen om tidigast 25 år. Med andra ord: vi behöver bara bygga upp nästan 1 procent mer elproduktion per år för att kunna absorbera tillkommande efterfrågan från elbilar."  

Enligt experten ligger de verkliga utmaningarna med elektromobilitet någon annanstans: att skapa bekväma laddningsmöjligheter för många miljoner människor som inte har sin egen bostad eller parkeringsplats. Och även att skapa konkurrenskraftiga bilar som inte bara är ombyggda förbränningsmotorer. Och slutligen att öka utvecklingen och produktionen av de nya teknologierna, optimera dem och minska kostnaderna.

Den tyske ”bilpåven”, prof. Ferdinand Dudenhöffer, betonade när han var på ett flygbesök i Österrike försommaren 2022 att man skulle kunna argumentera åt alla håll när det kommer till elbilarnas koldioxidbalans: ”Du kan förbereda resultaten som du vill med hjälp av olika antaganden, till exempel om den framtida elmixen.” skickar en vädjan: "Vi bör inte förstöra e-mobilitet med hemska antaganden!" 

Dudenhöffer själv visar sig vara ett fan av elektromobilitet och säger: "Framtiden är elektrisk. Vi ska inte förstöra e-mobilitet med hemska antaganden!" Han uppskattar att år 2030 kommer två tredjedelar av alla nya bilar som säljs i Tyskland att vara elbilar. Naturligtvis kommer efterfrågan på el explodera i och med det, varför det enligt Dudenhöffer knappast finns någon väg runt kärnenergin. "Vi bör inte stänga våra sinnen för diskussionen om kärnkraft," sa han i samtal med bilindustrin, Tysklands utträde från kärnkraften är naivt. Jo, EU har redan gett kärnkraften en grön märkning ändå. Men detta kan naturligtvis också diskuteras.